XVII SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS
BRASILIA
AGOSTO 1987
PROBLEMAS GEOMFTRI COS DA SEC('A0 TRANSVERSAL DE UNIA BARRAGEM DE TERRADO TIPO ZONEADA E M TODOS CONSTRUTIVOS NAO CONVENCIONAIS
TEMA IV
Jose Candido Castro P. Pessoa
Diretor Tecnico da
HIDROTERRA S.A. - Enga e Comercio
^I
Devem ser tomados cuidados especiais com projetos nao convencio
nail de barragens de terra, pois a experiencia mostra que a ino
vagao quanto a forma geometrica de sua segao transversal, bem co
mo o use de "novos" metodos de construgao deram origem a, pelo
menos, dual rupturas conhecidas, envolvendo apreciiveis volumes
de material.
0 comprometimento da seguranga dessas estruturas no a facilmen
to identificado pelos metodos usuais. Torna-se nece ssaria wasavaliagao das tensoes e deformagoes decorrentes dos problemas
de "geometria da secgao" e tambem a previsao de pianos de ruptu
ra com conformagao especial, oriundos dos metodos no convencio
naffs que estao sendo aplicados.
Presentemente, os projetistas dispoem de apreciavel material pro
veniente de dual barragens surpreendentemente semelhantes, pro-
jetadas com metodos no convencionais que se assemelham de tal
forma a ponto de se ate pensar que seus projetos teriam silo con
duzidos pela mesma equipe. Coincidentemente, essay dual barra
gens tem identica altura e macigo com volume na mesma ordem de
grandeza.
As dual tem um nucleo impermeabilizador no centro do macigo. Es
se nucleo tem a forma de uma "bota", vista de jusante para mon-
tante. Em uma das barragens else tipo de nucleo se estende em
cerca de 800 metros ao longo do eixo longitudinal, enquanto que
na outra ela atinge 1.250 metros. Numa, o macigo afundou 15 me
troy ao longo de 400 metros; noutra, o macigo afundou 15 metros
ao longo de 800 metros.
Essas dual barragens sofreram identico acidente quando os maci-
gos estavam na altura proxima a 35 metros.
A semelhanga dos macigos das dual barragens, apos os acidentes,
e tamanha, que as fotografias das mesmas sao identicas. A revis
to "World Water/September 1984", pagina 7, apresenta dual foto-
grafias semelhantes, embora pertengam a obras diferentes. Essa
mesma revista, no seu numero de "July 1984", pagina 9, apresen-
ta uma vista area de uma das barragens que e identica as vis-
tas areas da outra, publicadas aqui no Brasil. A revista "New
Civil Engineer-International-July/August 1984", na pagina 6, pu
079
blica fotografia dizendo ser de uma das barragens , mas dada a
sua semelhanca poderia ser tambem identificada como da outra.
Uma dessas barragens e a Carsington , no rio Derwent, na In-
glaterra , destinada ao abastecimento d'agua de Derbyshire,
Leicestershire e Nottinghamshire . Essa barragem pertence a
"Severn Trent Water Authority ". Ela foi acidentada em 6.6.84.
A outra barragem e a barragem popularmente conhecida como do
Acu, situada no rio Piranhas, no Estado do Rio Grande do Norte.
Ela pertence ao DNOCS e sua principal finalidade a irrigar o
baixo vale do Acu . 0 acidente dessa barragem ocorreu em
15.12.81. 0 acidente de ambas se desenvolveu com as caracteris
ticas de um "colapso progressivo".
A barragem de Carsington , ap6s o acidente , estava com o pe do
talude de montante deslocado cerca de 19 , 00 metros para montan-
te. Foi registrada , tambem, a ocorrencia de elevagao de co to
nessa regiao do macico , dando a impressao de haver ocorrido um
"movimento em cunha" com um trecho circular . A fundacao dessa
barragem a "mudstone " de cor cinza. 0 Governo Britanico desig-
nou o Consultor Roy Coxon para investigar as razoes tecnicas
dense acidente.
Coxon identificou o mecanismo exato do acidente de Carsington
usando um modelo altamente complexo aplicando o metodo de ele-
mentos finitos . Atraves de seus estudos foi possivel identifi-
car o desenvolvimento das tenses de cizalhamento decorrentes
do comprometimento da obra devido a problemas geometricos de
sua segao central concebida por metodos no convencionais. Ob-
servou tambem Coxon que deveriam ter lido feitas anilises de es
tabilidade por meio de superficie de escorregamento no circula
res, anilise esta no usual.
E surpreendente a brusca elevagao das deformagoes por cizalha-
mento na area situada imediatamente a montante do nucleo imper-
meabilizador em forma de " bota" e tambem a variagio irregular
das deformagoes na parte inferior do macigo.
A barragem do Agu, apos o acidente , estava com o pe do talude
de montante deslocado cerca de 25,00 metros para montante. Ao
080
contrario do que ocorreu em Carsington o macigo nessa regiao
sofreu redugao de cots, dando a impressao de haver ocorrido um
"movimento em cunha" com um trecho circular. A fundagao dessa
barragem a areia.
Nos Anais do 149 Congresso Internacional de Grandes Barragens,
realizado em maio de 1982 - Volume V - pagina 680, o autor ja
abordava o problema geometrico da segao transversal do Agu e os
metodos no convencionais adotados no projeto. Numa analise su
perficial das conclus6es de Coxon, no seu trabalho para o Gover
no Britanico, vemos que o comprometimento dos problemas geome-
tricos na segao transversal do Aqu sao bem mail acentuados do
que aqueles identificados em Carsington.
A barragem do Agu tinha em seu projeto um dreno em zig-zag jun-
to a face de jusante do nucleo impermeabilizador com uma espe-
cie de pino na parte inferior.
Observando-se a parte inferior de montante do macigo do Agu,
existirao certamente, por analogia aos estudos realizados em
Carsington, em alguma posicao, tensoes de cizalhamentos com va-
lores excessivamente elevados.
Os exemplos de Carsington e Agu devem ser melhor divulgados,
principalmente na area dos projetistas que usam concepgo-es de
meto dos no convencionais com maior freq{lencia. A barragem Cam
po Grande, em Sao Paulo do Potengi, situada no Estado do Rio
Grande do Norte, provavelmente estaria acidentada se no tives-
se ocorrido, antes de sua construgao, o acidente do Aqu. Uma em
presa de consultoria havia projetado essa obra para oo Govern
daquele Estado. Esse projeto estava sendo modificado visando
adotar uma segao transversal com forma geometrica identica a da
barragem do Agu e usando, tambem, metodos de construgaao no usu
ais.
081
Resumo:
Os projetos de barragens de terra por metodos no convencionais
devem considerar melhor os problemas geometricos . Os exemplos
das barragens do Acu e Carsington , muito semelhantes em projeto
e na sua ruptura, fornecem valiosa contribuicao a engenharia de
barragens.
A aplicanao do metodo dos elementos finitos deve ser aplicado
mais usualmente pelos projetistas , de forma a identificar o com
prometimento das obras em problemas de geometria da sua secao
transversal , o que nao se consegue aplicando procedimentos
usuais.
082
BARRAGEM DE CARSINGION
Deformacoes com variacoes bruscas a montante contribuiram
Para desenvolver a ruptura progressiva da barragem.
Observe a deformaca-o acentuada junto do extre.no de montan
to do nlicleo e a ausencia de defornacao a montante da bar
rage:,) (World Water/August 1986) .
klvE! +m) MONTANTE j JUSANTE(2rJ0^
80
-tE0
I O 1 60 S'060 O 20 0 20 40 0 eb 60
DI STANC!A DO EIXO LCYGITUDINAL (m)
20
40DEFORVAC6ES POR CIZALHLY°_NTO
Variacao do coeficiente de Curva representando a variaca'o
seguranca no enchinrento do da tensao de cizalhamento ereservatori o . deforrnacao.
100
120
60
0 40WO
175 '420V1
0,9C 0,50 1,0 1,1 1,2 1,3 0
COEcICJEV'E St5J%!A4t;A
10 20 30 4D
DEFORMAcAO lean )
083
BARRAGEM DE CARSINGTON
NIVEL(m) MONTANTE
200,
I 80 -
1601
JUSANTE
I20 180 80 60 40 20 0 20 40 aO 80 100
DISTAANCIA DO EIXO LONGITUDINAL Im)
084
BARRAGEM A9U
DES ENHO ESOUEMATICO DO OR ENO52.0
085
I V "I FT-7
160 140 120 100 80 60 40 20
-T N 1 I` I -- I --T
0 20 40 60 80 100
DESENHO ESOUEMATICO DO DRENO52.0
086
NIVELImIMONTANTE
200
180-
40,
J
0,90 0,90 1,0 I,I 1,2
COEFICIENTE SEGURANgA
JUSANTE
1 0 160 80 60 0 20 0 20 40 0 8 100
DISTANCIA DO EIXO LONGITUDINAL (m)
DEFORMAcOES POR CIZALHAMENTO
NE
z
N
"40W
0
1420
ZW
~ 00 10 20 30 40 50
DEFORMAcAO (mm )
087
BARRAGEM DE CARSINGTON
NIV[LIm)MONTANTE JUSANTE
I 0 1 o s0 G 4 0 20 0 20 ♦0 90 •0 100
DISTANCIA DO [1X0 LONGITUDINAL Ins)
088